(57)【要約】【課題】光信号の伝播経路にループが生じることを防止しつつ自由な物理トポロジを形成することができるようにし、これにより運用上の便宜を向上させるとともに耐障害性能の向上を図った光伝送システムとその伝送経路決定方法を提供すること。【解決手段】ＲＦ信号を光信号を介して伝送するＲＯＦシステムにあって、ＲＦ信号とは異なる信号を介してデータパケットを授受することにより、ＲＯＦシステムと同じ物理トポロジを持つサブネットワークを形成する。親局装置２０および子局装置３０にレイヤ２スイッチを実装し、各スイッチ間でIEEE802.1Dとして標準化されているスパニングツリープロトコルをサブネットワーク内で動作させる。このようにして論理的なツリー状トポロジを形成する。そして、この論理的なツリー状トポロジに沿って各子局装置における光信号の分配・合成方向を決定することにより、光信号のループを防止するようにする。【選択図】図６
2006237725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムの基地局に接続される親局装置と複数の子局装置との間で、前記移動通信システムの無線区間におけるアナログの無線周波数信号を光ファイバを介して双方向伝送する光伝送システムにおいて、
IEEE802.1Dに規定されるスパニングツリープロトコルを前記親局装置および複数の子局装置に実装し、
前記無線周波数信号とは異なる信号を前記光ファイバに多重して、前記光伝送システムと同じ物理トポロジを持つ論理的なサブネットワークをこの光伝送システム内に形成するサブネットワーク形成手段と、
前記サブネットワーク内で前記スパニングツリープロトコルを動作させて前記親局装置をルートとするツリー状の論理トポロジを形成するツリートポロジ形成手段と、
前記形成された論理トポロジに沿って前記無線周波数信号を伝送する伝送手段とを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
移動通信システムの基地局に接続される親局装置と複数の子局装置との間で、前記移動通信システムの無線区間におけるアナログの無線周波数信号を光ファイバを介して双方向伝送する光伝送システムに用いられる伝送経路決定方法であって、
IEEE802.1Dに規定されるスパニングツリープロトコルを前記親局装置および複数の子局装置に実装し、
前記無線周波数信号とは異なる信号を前記光ファイバに多重して、前記光伝送システムと同じ物理トポロジを持つ論理的なサブネットワークをこの光伝送システム内に形成し、
前記サブネットワーク内で前記スパニングツリープロトコルを動作させて前記親局装置をルートとするツリー状の論理トポロジを形成し、
前記形成された論理トポロジに沿って前記無線周波数信号を伝送することを特徴とする伝送経路決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アナログ信号により強度変調した光信号を光ファイバを介して伝送する光伝送システムと、この光伝送システム内における光信号の伝送経路の決定方法に関する。アナログ信号には、移動通信システムの無線区間に使用される無線周波数信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）などがある。
【背景技術】
【０００２】
近年、アナログの信号をアナログのまま伝送する通信システムが見直されている。なかでも光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、ＣＡＴＶ（Cable Television）ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用され始めている。携帯電話網の基地局から放射される無線帯域のアナログ信号を光ファイバを介して遠隔に配信することにより、サービス提供エリアを拡大することができる。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称され、下記特許文献１に、このシステムの基礎となり得る一般的事項が開示される。
【０００３】
ＲＯＦシステムにおいては、基地局との間でアナログ信号を授受する装置を親局装置と称する。また光ファイバを介して遠隔の不感地帯などに設置され、親局装置との間でアナログ信号を授受する装置を子局装置と称する。親局装置から子局装置への伝送方向をダウンリンクと称し、その逆をアップリンクと称する。これは基地局から移動端末に向かう方向をダウンリンクと称し、その逆の方向をアップリンクと称することに対応する。
【特許文献１】特開平９−２００８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、信号伝送システムにおいては複数のノードをリンクを介して自由に接続することができ、複雑なトポロジが形成されることが多い。これに対しＲＯＦシステムにおいては親局装置をルートとして複数の子局装置をツリー状（枝状）に配置し、バス型またはスター型の比較的単純な物理トポロジを形成することが多い。これは、光信号を分配・合成する経路にループが発生することを避けるためである。ループが生じると同じ信号が異なるルートを伝播したのち合成されるため、フェージングを生じて信号が打ち消し合ってしまう。これはアナログ信号で強度変調した光信号を伝送する、ＲＯＦシステムにおいては宿命的な事柄である。
【０００５】
このように既存のＲＯＦシステムにおいては、ループの発生を避けるために複数のノードを物理的にツリー状に接続しなければならない。よってシステム運用者は各ノードの接続状態を厳密に管理しなければならず、その手間が煩雑であるばかりかシステムの拡張性に乏しく、各装置を自由に配設することが難しい。さらにツリー状トポロジにおいては１箇所でも障害が発生すると、その下流側の全てのノードに障害が波及する。よって既存のＲＯＦシステムは耐障害性能に乏しいという不具合もある。
【０００６】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、光信号の伝播経路にループが生じることを防止しつつ自由な物理トポロジを形成することができるようにし、これにより運用上の便宜を向上させるとともに耐障害性能の向上を図った光伝送システムとその伝送経路決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、移動通信システムの基地局に接続される親局装置と複数の子局装置との間で前記移動通信システムの無線区間におけるアナログの無線周波数信号を光ファイバを介して双方向伝送する光伝送システムにおいて、IEEE802.1Dに規定されるスパニングツリープロトコルを前記親局装置および複数の子局装置に実装し、前記無線周波数信号とは異なる信号を前記光ファイバに多重して前記光伝送システムと同じ物理トポロジを持つ論理的なサブネットワークをこの光伝送システム内に形成するサブネットワーク形成手段と前記サブネットワーク内で前記スパニングツリープロトコルを動作させて前記親局装置をルートとするツリー状の論理トポロジを形成するツリートポロジ形成手段と、前記形成された論理トポロジに沿って前記無線周波数信号を伝送する伝送手段とを具備することを特徴とする光伝送システムが提供される。
【０００８】
このような手段を講じることにより、光伝送システムの物理トポロジが如何なるものであっても、スパニングツリープロトコルにより親局装置をルートとするツリー状の論理トポロジが形成される。この論理トポロジに沿って無線周波数信号を伝送（ダウンリンクにおいては分配、アップリンクにおいては合成）することにより、物理的なトポロジによらず光信号の伝播経路にループが生じることを防止することができる。従ってフェージングの虞を無くして子局装置の配置を自由に決めることができるようになるとともに、伝送経路が切断された場合にも直ちに別のツリー状トポロジが形成されるので、耐障害性能を向上させることも可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば光信号の伝播経路にループが生じることを防止しつつ自由な物理トポロジを形成することができるようになり、これにより運用上の便宜を向上させるとともに耐障害性能の向上を図った光伝送システムとその伝送経路決定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、この発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、例えば携帯電話網などの移動通信システムを補助するために設けられ、基地局４０の展開するサービスエリアを光ファイバ３を用いて拡大するものである。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称して知られている。この種の光アナログ伝送システムにおいては、光ファイバは、ネットワークベンダ（システム提供者など）からユーザ（通信事業者など）に規定の料金で貸し出される。ユーザは光ファイバに支線ファイバを接続して独自のネットワークを構築する。光ファイバは、融着、あるいはコネクタなどの光部品による接合により互いに接続される。
【００１１】
図１において、基地局４０は同軸ケーブルＣを介して親局装置２０に接続される。親局装置２０は、基地局４０から送信される無線周波数信号（以下、ＲＦ信号と表記する）の一部を同軸ケーブルＣを介して取得する。親局装置２０は光ファイバ３を介して子局装置３０に接続される。なお親局装置２０と子局装置３０との間に光中継装置５０を設けても良い。ＲＦ信号は移動通信システムの無線区間通信に使用される帯域をもち、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの方式に基づいて変調される。その波形は時間とともにアナログ的に変動する。
【００１２】
基地局４０および移動局Ｔ１，Ｔ２は、例えばＩＭＴ−２０００に基づく移動通信システムに属する。基地局４０は例えば見晴らしの良いビル（ビル１００）の屋上などに設置されて無線ゾーンを展開する。無線ゾーン内に在圏する移動局Ｔ１は、このシステムに割り当てられたキャリア帯域の無線チャネルを介して基地局４０に接続される。
【００１３】
ビル１００の傍に高層ビル（ビル２００）が建設されたとすると、その直下などにおいては基地局４０からのＲＦ信号が届かず、不感地帯が形成されることがある。そこで子局装置３０を設け、光ファイバ３を介して基地局４０と子局装置３０との間に情報通信路を開設することにより不感地帯を解消することができる。このほか子局装置３０は、ビルの中などにも設置され、不感地帯の解消に役立てられる。  
親局装置２０と子局装置３０とを繋ぐ光ファイバ３の長さはまちまちであり、光信号の減衰量も様々に異なる。光信号の損失の変動によらず光伝送区間において一定の信号利得を確保できれば、安定した伝送品質を得ることができる。
【００１４】
図２は、図１のシステムにおいて形成される物理トポロジの一例を示す図である。この形態においてはバス型およびスター型の接続が混在し、子局装置３１〜３４の間でループが形成されている。また親局装置２０、子局装置３１，３３，３４，３５の間にもループが存在する。さらには親局装置２０、子局装置３１，３２，３４，３５の間にもループが存在する。次に、この発明のより詳細な実施の形態を説明する。
【００１５】
図３は、図１の子局装置３０の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図２の子局装置３１〜３５、および親局装置２０も同様の構成を持つ。図３において子局装置３０は、隣り合う装置に対して光ファイバ１ａ，１ｂを介して接続される。光ファイバ１ａ，１ｂは装置内部のインタフェース部（ＩＮＦ）１０により終端される。インタフェース部１０はＲＦ信号２ａを光ファイバ１ａ，１ｂ送出するとともに、ＲＦ信号２ａとは異なる補助信号２ｂを光ファイバ１ａ，１ｂに多重する。
【００１６】
ＲＦ信号２ａと補助信号２ｂとは、例えば電気信号の状態で互いに帯域を変えて多重したのち電気／光変換しても良いし、あるいは波長そのものを異ならせるようにしても良い。要するに光ファイバ１ａ，１ｂは、ＲＦ信号２ａと補助信号２ｂとが多重された強度変調光を伝送する。ＲＦ信号はギガヘルツ帯であるので、補助信号としてイーサネット（登録商標）信号を用いれば、の帯域は高々数百メガヘルツ帯であることからＲＦ信号２ａと補助信号２ｂとのセパレーションレーションを十分に確保することができる。
【００１７】
さらに子局装置３０は、合成分配部１１と、レイヤ２スイッチ（Ｌ２ ＳＷ）１２を備える。このうちレイヤ２スイッチ１２は、他装置に備わるレイヤ２スイッチ１２との間で補助信号２ｂを授受することにより、図１、図２の光伝送システムと同じ物理トポロジを持つサブネットワークを形成する。いわば光伝送システムにオーバレイするかたちでのサブネットワークが形成される。この実施形態ではEthernet（イーサネット：（登録商標）によるＬＡＮをサブネットワークとして形成するようにする。レイヤ２スイッチ１２はネットワークの中継機器の一つであり、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層（第２層）のデータでパケットの行き先を判断してデータを転送するものである。スイッチングハブ、あるいは単にスイッチと称されることもある。
【００１８】
さらにこの実施形態では、レイヤ２スイッチ１２にスパニングツリープロトコルを実装する。スパニングツリープロトコルはIEEE802.1Dとして標準化されたプロトコルであり、ネットワークがいかなる形態で接続されていても（ループ接続されていても可）、論理的な接続としてツリー状のトポロジを見つけ出すためのプロトコルである。
【００１９】
レイヤ２スイッチ１２は他装置との間で制御パケットを授受し合うことによりスパニングツリープロトコルを動作させ、親局装置２０（図１）をルートとし子局装置３０（３１〜３５）が枝となるツリー状トポロジをシステム内に見いだす。これにより各装置（親局装置２０および子局装置３０）は、ネットワーク上においてツリー状の論理的な接続を認識する。
【００２０】
合成分配部１１は、スパニングツリープロトコルにより形成されたツリートポロジに沿って、隣り合う装置との間でＲＦ信号２ａを伝送する。すなわちアンテナ１３で受信されたＲＦ信号はツリートポロジにおける上流側に伝送され、上流側から伝送されたＲＦ信号はアンテナ１３から放射される。
【００２１】
図４は、図３の合成分配部１１の機能を示す模式図である。スパニングツリープロトコルにより認識した論理的な接続に従い、合成分配部１１は光ファイバ１ａ、１ｂおよびアンテナ１３を介して入出力されるＲＦ信号を合成、および分岐する。なお親局装置２０がルートであるので、親局装置２０側への方路が常に上流側となる。例えば光ファイバ１ａが上流であり光ファイバ１ｂが下流であることが認識された場合には、合成分配部１１は図４（ａ）に示すように光ファイバ１ａからのＲＦ信号をアンテナ１３と光ファイバ１ｂとに分岐する。逆に光ファイバ１ａが下流であり光ファイバ１ｂが上流であることが認識された場合には、合成分配部１１は図４（ｂ）に示すように光ファイバ１ｂからのＲＦ信号とアンテナ１３からのＲＦ信号とを合成して光ファイバ１ａに送出する。
【００２２】
図５は、物理トポロジと、スパニングツリープロトコルにより認識されたツリートポロジとの関係を示す模式図である。図５において、親局装置は基地局４０と子局装置３２とに接続される。子局装置３２は他の子局装置３３〜３５と光ファイバ３を介してループ状に接続される。このようなトポロジのネットワークにおいて、スパニングツリープロトコルによれば、例えば図中点線で示される論理トポロジが認識される。
【００２３】
図６は、図５に示される状態から子局装置３２〜３３に障害が生じた場合に再形成される論理トポロジを示す図である。障害の発生に応じて、スパニングツリープロトコルにより新たなトポロジが再設定され、このルートは親局装置２０および子局装置３２〜３３の全てにより認識される。その結果、伝送経路があたかも冗長化されているのと同じ状況を作り出すことができる。
【００２４】
図７は、既存のバス型のネットワークの一例を示す図である。バス型ネットワークにおいては、線状に配置される１本の光ファイバ３の途中に複数の子局装置３１〜３３が設置される。  
図８（ａ）のように、下り方向では基地局４０から入力されたＲＦ信号は親局装置２０で適切なレベルに変換され、光ファイバ３に送出される。子局装置３１〜３３は受信した信号を分岐して自局アンテナから放射するとともに、下流の子局装置に向け出力する。子局３１〜３３装置がこの動作を繰り返すことにより、基地局４０からのＲＦ信号が各子局装置３１〜３３のアンテナから放射される。ＲＦ信号の分岐には、光信号による分岐、電気信号による分岐の２通りの方法がある。
【００２５】
図８（ｂ）のように、上り方向ではアンテナで受信されたＲＦ信号が子局装置３１〜３３で適切なレベルの信号に変換され、光ファイバ３に送出される。子局装置３１〜３３は、下流の子局装置から受信したＲＦ信号と自局のアンテナで受信したＲＦ信号とを合成し、上流側に向け送出する。子局装置３１〜３３がこの動作を繰り返すことにより、子局装置３１〜３３のアンテナから入力された信号が親局装置２０を経て基地局４０に達する。ＲＦ信号の合成についても、光信号による合成、電気信号による合成の２通りの方法がある。
【００２６】
図９は、既存のスター型のネットワークの一例を示す図である。スター型ネットワークにおいては親局装置２０と子局装置３１〜３３とが個別に接続される。図１０（ａ）のように、下り方向では基地局４０からのＲＦ信号を親局装置２０において分岐し、適切なレベルの光信号に変換したのち各子局装置３１〜３３に送出する。子局装置３１〜３３はそれぞれ受信した信号を電気信号に戻し、アンテナから放射する。図１０（ｂ）に示すように、上り方向ではアンテナから入力されたＲＦ信号を子局装置３１〜３３で適切なレベルの光信号に変換し、光ファイバに送出する。親局装置２０は子局装置３１〜３３から受信した信号を合成して基地局に出力する。  
バス型およびスター型トポロジを組み合わせて種々のネットワークを形成できるが、ＲＯＦシステムにおいては光信号の伝送方向により形成されるトポロジを厳密にツリー状にする必要があり、このためシステム形成の自由度が低い。
【００２７】
これに対しこの実施形態では、ＲＦ信号を光信号を介して伝送するＲＯＦシステムにあって、ＲＦ信号とは異なる信号を介してデータパケットを授受することにより、ＲＯＦシステムと同じ物理トポロジを持つサブネットワークを形成する。すなわち、ＲＯＦシステムとＬＡＮとを、同じ物理トポロジのネットワークに共存させて互いに独立に情報伝送を行わせる。さらに親局装置２０および子局装置３０にレイヤ２スイッチを実装し、各スイッチ間でIEEE802.1Dとして標準化されているスパニングツリープロトコルをサブネットワーク内で動作させることにより、論理的なツリー状トポロジを形成する。そして、この論理的なツリー状トポロジに沿って各子局装置における光信号の分配・合成方向を決定することにより、光信号のループを防止するようにする。これによりネットワークの物理的なトポロジが如何なるものであっても光信号のフェージングを防止することが可能になり、システム敷設の自由度を飛躍的に高めることが可能になる。
【００２８】
またスパニングツリープロトコルを用いれば、システム内に障害が発生した場合には新たなツリー状トポロジが直ちに形成されるので、光伝送システムに耐障害性能を持たせることも可能になる。またスパニングツリープロトコルは標準化され広く使用されているため、比較的容易に装置に実装することができる。ちなみに近年ではスパニングツリープロトコルを実装するＬＡＮモジュールチップが親指大のサイズで実現されている。
【００２９】
これらのことから、光信号の伝播経路にループが生じることを防止しつつ自由な物理トポロジを形成することができるようになり、運用上の便宜を向上させるとともに耐障害性能の向上を図った光伝送システムとその伝送経路決定方法を提供することが可能となる。
【００３０】
なおこの発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、ツリートポロジを見出す速度をより高速化したIEEE802.1wに規定されるプロトコルを用いても良い。またＲＦ信号と補助信号とを別々のファイバで伝送するようにしても良い。要するに、ＲＯＦシステムの物理的トポロジとサブネットワークの物理トポロジとが全く同じであれば良い。
【００３１】
さらに、この発明は実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図。
【図２】図１のシステムにおいて形成される物理トポロジの一例を示す図。
【図３】図１の子局装置３０の実施形態を示す機能ブロック図。
【図４】図３の合成分配部の機能を示す模式図。
【図５】物理トポロジと、スパニングツリープロトコルにより認識されたツリートポロジとの関係を示す模式図。
【図６】図５に示される状態から子局装置３２〜３３に障害が生じた場合に再形成される論理トポロジを示す図。
【図７】既存のバス型のネットワークの一例を示す図。
【図８】バス型ネットワークにおけるダウンリンクおよびアップリンクの伝送ルートを示す模式図。
【図９】既存のスター型のネットワークの一例を示す図。
【図１０】スター型ネットワークにおけるダウンリンクおよびアップリンクの伝送ルートを示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
Ｃ…同軸ケーブル、Ｔ１，Ｔ２…移動局、３…光ファイバ、２０…親局装置、３０（３１〜３５）…子局装置、４０…基地局、５０…光中継装置、１００，２００…ビル、１０…インタフェース部、１１…合成分配部、１２…レイヤ２スイッチ、１３…アンテナ、２ａ…無線周波数信号、２ｂ…補助信号
【図１】
2006237725.tif 000003
【図２】
2006237725.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006237725.tif 000010
【図９】
2006237725.tif 000011
【図１０】
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